2019年1月3日晚间，飞行约40万公里之后，嫦娥四号探测器成功降落于月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区，实现了人类探测器首次月球背面软着陆和首次月背与地球的中继通信，开启了月球探测的新篇章。

　　据介绍，嫦娥四号探测器由着陆器和巡视器组成，共配置包括2台国际合作载荷在内的8台有效载荷，其中着陆器上安装了地形地貌相机、降落相机、低频射电频谱仪、与德国合作的月表中子及辐射剂量探测仪等4台载荷；巡视器上安装了全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪和与瑞典合作的中性原子探测仪。

　　这些仪器将在月球背面通过就位和巡视探测，开展低频射电天文观测与研究，巡视区形貌、矿物组份及月表浅层结构研究，并试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境研究。此外，着陆器还搭载了月表生物科普试验载荷。嫦娥四号任务为中外科学家提供了太空探索的机会。

　　另一方面这次登月对于我国科学家来说，也是一次巨大的挑战。由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同，所以月球总有一面背对着地球，这一面被称为月球背面。正因为背对地球，要在月球背面实现软着陆，探测器与地球的测控通信和数据传输成为首先要解决的难题。此外，月球背面并不像正面那样平坦，着陆区的选择及精准着陆也是难题。

　　据了解，嫦娥四号任务的技术难点主要体现在3个方面。

　　首先是地月L2点轨道的精确设计与控制，要使中继星稳定运行在L2点的轨道上。

　　其次是地月L2点远距离的数据中继。

　　因为L2点的轨道距离月球7.9万公里、距离地球4万公里，因此，选择L2点意味着遥远的距离让信号衰减的问题更棘手。

　　此外，地月之间通信、探测器的状态控制等，都要靠中继星来保障，还要考虑到通信时间、测控时间的延迟，因此，中继星的精准可靠至关重要。最后则是复杂地形上的安全着陆问题。

　　科学家打比方称：月球正面就相当于我国的大平原，地势平坦；但背面就有点像我国的西南山区，到处都是高山和撞击坑，月背可供选择的着陆区范围只有正面的1/8。

　　而嫦娥三号着陆时可供选择的区域范围长约300公里、宽约90公里，嫦娥四号却只能在有限的相对大的撞击坑里寻找相对平坦的位置作为着陆区，选择范围长宽各十几公里。

　　此外，嫦娥三号当时是斜着降落的，嫦娥四号如果也是斜着下来就要撞山了。在复杂的地形下，嫦娥四号要近乎垂直降落，着陆时间短、航程短，风险确实比较大。

　　据了解，为了解决着陆安全性的问题，嫦娥四号探测器会通过接力避障的方式。下降至2公里左右，探测器会做一次光学的初避障，主要识别大障碍。下降至100米左右，探测器会做一个悬停，利用激光敏感器实现精避障，识别0.2米障碍、坡度等，通过地形的最优识别方法找到安全区域降落。

　　而与嫦娥三号相似，嫦娥四号探测器也经历了点火准备、主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段以及缓速下降段等动力下降过程，实现从距离月面15公里高度安全下降至月球表面的软着陆。

　　嫦娥四号着陆月球全过程用时约690秒。不同之处在于，嫦娥四号在15公里到8公里高度为倾斜下降，8公里之后就改为垂直向下，引入相对于月面的测量导航。

　　为解决降落时导航的问题，我国科学家可谓是殚精竭虑，最近曝光的一向专利，也恰好与导航有关，从中也可以看出科学家们的设想思路和巧妙构思。

　　▲数据来源：汇桔云

　　这项专利名称叫做“一种地月空间航天器单向自主导航方法”，它描述了航天器如何利用发射信号得到数据、测算与L2点轨道距离以及与天线构成的俯仰角、方位角，从而得到上行信号、下行信号的夹角，最后计算出地球GNSS卫星或深空站被月球遮挡距离，得到地月空间航天器三维位置，完成地月空间航天器单向自主导航。

　　▲数据来源：汇桔云

　　这项专利很显然是用来解决两个问题：

　　1、月球上是没有GPS的；

　　2、嫦娥四号是在月背着陆，因此月球本身便可以形成对无线信号最大的阻挡，从而导致嫦娥四号导航时的通信问题。这大概算是申请在地球上却是用于月球导航的一份独特专利了。

　　也有人担心这项专利的曝光会带来问题，甚至希望通过不申请专利实现技术保密，但很明显，如果不申请专利，其它国家都可以随时拿来“借用”，反而造成更为不良的结果。而类似这样一份专利能被公开，必然也是通过了保密审查的。

　　此外，据介绍，嫦娥四号还突破了一批重大关键技术，实现了“七大创新”：

　　1、实现世界首次月球背面软着陆与巡视探测，突破月球背面复杂地形地貌识别、高精度自主着陆控制与自主避障等技术；

　　2、突破高增益可展开天线、地月拉格朗日L2点中继轨道设计等关键技术；

　　3、突破强背景噪声环境下空间低频电场信号提取、空间低频电磁波高灵敏度接收等技术；

　　4、突破运载火箭多窗口、窄宽度轨道设计，组合导航滤波优化，氢氧动力系统加注后推迟24小时发射等关键技术；

　　5、突破星载激光角反射器研制，国际首次开展超地月距离的反射式激光测距试验；突破宽温变与高真空条件下的月表微型生态圈构造技术；

　　6、突破宽温变与高真空条件下的月表微型生态圈构造技术；

　　7、首次开展国际载荷搭载和联合探测，完成月球中子及辐射剂量、中性原子分布等科学探测。

　　不断创新对于个人、企业甚至国家都是至关重要的，我国探月工程自2004年启动以来取得一个又一个突破，离不开我们的创新精神，这也对我国争取在2020年跻身航天强国行列、2030年进入世界航天强国前列是具有重大意义的。

　　嫦娥四号的成功登月，则是继人造地球卫星、载人航天飞行取得成功之后我国航天事业发展的又一座里程碑，标志着我国已经进入世界具有深空探测能力的国家行列。

　　据了解，未来探月工程三期还将实施两次采样返回任务，分别命名为嫦娥五号和嫦娥六号任务，将首次采用无人月球轨道交会对接方式实现月面自主采样返回。

　　这意味着我国未来还将进行一系列深空探测工程重大任务，而面对浩瀚宇宙，人类探索的脚步也必将永不停歇。

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